具体描述
本书是我国摄影测量学领域的经典著作，是作者多年来对摄影测量若干问题的研究成果及吸收了国外摄影测量领域的最新资料编写而成。主要内容包括：区域网平差的系统误差、配置法及其应用、粗差判断理论、联机空中三角测量、有限元、样系函数、摄影变换理论、数字影像基础、付立叶变换及分析、影像采样理论、航天遥感测图等。
《测绘工程概论》 测绘工程概论 前言 测绘工程，作为一门古老而又充满活力的学科，其根基深植于人类对空间和地球的认知渴望。从古代的“划野分疆”到现代的高精度定位导航，测绘技术始终是人类认识世界、改造世界的关键驱动力。本《测绘工程概论》旨在为广大读者，特别是对测绘工程初涉的师生、行业从业者以及对地理空间信息科学抱有浓厚兴趣的社会人士，提供一个全面、系统、深入的入门平台。我们将循序渐进地揭示测绘工程的核心概念、基本原理、主要方法以及其在当今社会中的广泛应用，力求让读者在阅读过程中，不仅能够掌握测绘学的精髓，更能感受到其在现代科技发展中的重要地位和不可替代的作用。 测绘工程，顾名思义，是运用一系列科学仪器和技术手段，对地球的形状、大小、地表物质的分布与变化进行测量、记录、计算、表达和分析，并最终形成具有特定比例尺和地理坐标的地图、模型或其他形式的地理空间信息产品的综合性学科。它连接着观测与表达，是连接自然科学与工程技术的重要桥梁。 第一章 测绘工程概述 本章将从宏观层面介绍测绘工程的起源、发展历程及其在人类文明进程中的重要贡献。我们将探讨测绘学在古代的萌芽，如中国古代的疆域测量、水文观测，以及古埃及的金字塔建造中的测量智慧。进入近代，随着光学、机械和数学的飞速发展，测绘学迎来了第一次科学革命，大地测量学、摄影测量学等分支学科逐渐形成，为国家疆域的确定、工程建设的规划提供了科学依据。而21世纪，以全球导航卫星系统（GNSS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和数字摄影测量（DP）为代表的“4S”技术融合，更是将测绘工程推向了新的高度，使其在智慧城市建设、自然资源管理、灾害监测预警、国防安全等领域展现出前所未有的价值。 我们将深入剖析测绘工程的基本任务，包括： 测量与定位： 如何精确测定地面点的位置、高程和相互关系。 数据采集与处理： 如何利用各种传感器获取地理空间信息，并对其进行有效的处理和分析。 信息表达与成果应用： 如何将采集到的信息以地图、模型、数据库等形式展现，并应用于各个领域。 此外，本章还将介绍测绘工程的基本组成要素，包括测量仪器、测量方法、数据处理软件以及专业技术人员，强调跨学科合作在现代测绘工程中的重要性。 第二章 地球的形状与大小（大地测量学基础） 了解我们所处的地球，是测绘工程的首要任务。本章将详细介绍地球的真实形状——大地体（Geoid）和参考椭球体（Ellipsoid），以及这些几何模型是如何被科学地定义的。我们将讲解大地水准面（Mean Sea Level）的概念，它是测绘高程测量的基准，对于工程建设、水利规划至关重要。 我们将深入探讨大地测量学的核心内容，包括： 三维空间坐标系： 介绍不同的地理坐标系（如WGS84、CGCS2000）和投影坐标系，理解经纬度、高程等基本概念。 大地测量原理： 阐述三维空间点位测量的基本原理，包括角度测量、距离测量以及它们如何组合形成精确的空间坐标。 高程测量： 介绍水准测量、三角高程测量等基本方法，以及它们在确定地面点高程中的应用。 基线测量与控制网： 讲解如何建立覆盖广阔区域的测量控制点网络，为后续的详细测量提供基础。 地球重力场： 介绍重力测量在确定大地体形状、大地水准面中的作用，以及其在地球物理学中的应用。 本章将使读者认识到，精确的地球模型是所有后续测绘工作的基础，没有对地球形状和大小的准确把握，就无法实现可靠的空间定位和测量。 第三章 测绘技术的经典方法 在数字时代到来之前，传统的测绘方法构成了测绘工程的坚实基石。本章将回顾并详细介绍这些经典而高效的技术手段： 经典测量仪器： 经纬仪（Theodolite）： 详细介绍其结构、原理和读数方法，以及如何利用它测量水平角和垂直角，是实现角度测量的核心仪器。 测距仪（Distance Meter）： 介绍光学测距仪、电子测距仪（EDM）的工作原理，以及如何精确测量地面点之间的直线距离。 全站仪（Total Station）： 讲解全站仪作为集角度测量、距离测量和数据记录于一体的现代化测量仪器，如何极大地提高了测量效率和精度，是现代大地测量和工程测量中的主力军。 水准仪（Level）： 介绍用于测量高程差的水准仪，以及不同类型的水准仪（如电子水准仪）的特点和应用。 经典测量方法： 导线测量（Traverse Surveying）： 讲解通过一系列已知点连接起来形成测线，并通过测量夹角和边长来推算未知点坐标的方法。 三角测量（Triangulation）与边网测量（Trilateration）： 介绍基于三角形原理进行测量的基本思想，以及如何构建大规模的控制测量网络。 校园测量与地形图绘制： 讲解如何进行地物、地貌的测量，并将其绘制成具有特定比例尺的地形图。 本章将强调这些经典方法在特定场景下的应用价值，以及它们为现代测绘技术发展所奠定的坚实基础。 第四章 摄影测量的基本原理与应用 摄影测量，作为一种能够实现非接触式、快速、高效获取地理空间信息的技术，在现代测绘领域扮演着至关重要的角色。本章将深入探讨摄影测量的基本原理： 影像获取： 介绍航空摄影和无人机摄影的基本原理，包括相机参数（焦距、感光元件尺寸）、飞行参数（高度、速度、航向重叠、旁向重叠）对影像质量的影响。 空中几何学： 讲解影像与地面点之间关系的基本原理，包括中心投影模型、单张照片的定位原理。 立体视觉原理： 重点阐述摄影测量中最核心的“立体视觉”概念，即通过两张或多张具有重叠区域的影像，利用视差原理恢复出地物的三维信息。 地面控制点（GCPs）的作用： 解释地面控制点在摄影测量中的关键作用，它们如何帮助我们纠正影像的几何畸变，实现影像的精确定向和大地测量坐标系的转换。 摄影测量处理流程： 详细介绍从原始影像到三维模型的完整处理流程，包括影像匹配、空三加密（空中三角测量）、区域网平差、数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）和数字正射影像（DOM）的生成。 摄影测量的应用： 广泛介绍摄影测量在地形测绘、地质勘探、水利工程、城市规划、文物保护、考古发掘、影视制作等众多领域的成功案例。 我们将特别强调数字摄影测量（DP）在自动化程度、数据处理效率和成果精度方面的巨大提升，以及其在构建三维地理空间信息模型中的核心地位。 第五章 全球导航卫星系统（GNSS）与定位技术 全球导航卫星系统（GNSS），以GPS、GLONASS、Galileo、北斗等为代表，彻底改变了我们进行空间定位的方式。本章将全面介绍GNSS的原理、技术与应用： GNSS系统组成： 讲解GNSS系统由空间段（卫星星座）、地面控制段和用户段组成，以及它们各自的功能。 定位原理： 深入阐述GNSS的工作原理，即通过接收卫星发射的信号，利用伪距测量和三维空间三角形定位原理，计算用户接收机的位置。 GNSS接收机类型： 介绍单频接收机、双频接收机、RTK（实时动态定位）接收机等不同类型接收机的特点及其应用场景。 GNSS差分技术： 重点讲解差分GNSS（DGNSS）技术，包括RTK和PPK（后处理动态定位），以及它们如何通过基站的差分校正信息，实现厘米级甚至毫米级的精确定位。 GNSS在测绘工程中的应用： 详细介绍GNSS在控制测量、地形测绘、工程放样、形变监测、交通导航、航空航海等领域的广泛应用，以及其如何与GIS、RS等技术深度融合，构建一体化的空间信息系统。 本章将让读者深刻理解GNSS技术如何将个人定位能力推向极致，并成为现代测绘工程不可或缺的工具。 第六章 地理信息系统（GIS）与空间数据分析 地理信息系统（GIS），是一种用于捕获、存储、管理、分析、显示和输出地理空间数据的计算机系统。本章将深入探讨GIS的核心概念、技术与应用： GIS基本概念： 介绍地理实体、空间数据、属性数据、空间分析等GIS的基本术语。 空间数据的表示： 讲解矢量数据模型（点、线、面）和栅格数据模型（网格），以及它们各自的优缺点和应用场景。 GIS软件与平台： 介绍ArcGIS、QGIS等主流GIS软件及其功能，以及GIS在数据库管理、空间数据可视化等方面的能力。 空间分析技术： 深入讲解GIS强大的空间分析能力，包括叠加分析、缓冲区分析、网络分析、空间统计分析等，以及它们如何用于解决实际问题。 GIS在各行业的应用： 广泛介绍GIS在城市规划、环境保护、交通管理、应急响应、农业生产、资源管理、市场分析等领域的实际应用案例。 本章将使读者认识到，GIS不仅仅是地图的数字化，更是对地理空间信息进行智能化分析和决策的强大工具。 第七章 遥感（RS）技术及其在地理空间信息获取中的作用 遥感（RS）技术，是指通过传感器在非接触的条件下，探测和识别地物（包括地表、地下和大气）的物理参数，并根据这些参数的概念和机理，分析地物类别、空间分布和变化规律。本章将详细介绍遥感的基本原理、传感器类型与应用： 遥感原理： 讲解电磁波的传播、地物的电磁波谱特性、传感器的成像原理等。 遥感传感器类型： 介绍可见光遥感、红外遥感、微波遥感等不同类型的传感器，以及它们在探测地物不同信息方面的优势。 遥感影像处理： 讲解遥感影像的预处理（辐射定标、几何校正）、图像增强、图像分类、变化检测等关键技术。 遥感在应用领域的广泛性： 详细介绍遥感技术在土地利用/覆盖变化监测、农作物估产、灾害监测（洪水、火灾、地震）、环境污染监测、资源调查（矿产、森林、水资源）、军事侦察等领域的重大贡献。 本章将使读者认识到，遥感技术为我们提供了一种“上帝视角”，能够宏观、动态地观测地球，为理解和保护地球环境提供重要依据。 第八章 现代测绘工程的技术融合与发展趋势 当前，测绘工程正处于快速发展的转型期，各种新兴技术加速融合，不断催生新的应用模式。本章将聚焦于现代测绘工程的技术融合与未来发展趋势： “4S”技术的融合： 深入探讨GNSS、RS、GIS、DP（数字摄影测量）等技术的协同工作模式，如何实现从数据采集、处理到信息分析和应用的全流程智能化。 倾斜摄影测量与三维建模： 介绍倾斜摄影技术如何获取地物的多角度影像，以及如何基于这些影像生成高精度、高保真的三维模型，并在城市规划、建筑设计、虚拟现实等领域发挥重要作用。 激光扫描技术（LiDAR）： 讲解激光扫描技术如何实现高精度、高密度三维点云的获取，并广泛应用于地形测绘、城市三维建模、数字孪生等领域。 BIM（建筑信息模型）与GIS的结合： 探讨BIM与GIS的集成，如何实现从建筑单体信息到城市整体空间信息的无缝衔接，为智慧城市建设提供有力支撑。 云计算与大数据在测绘中的应用： 分析云计算如何提供强大的数据存储和处理能力，大数据分析如何从海量测绘数据中挖掘有价值的信息。 无人机（UAV）在测绘中的普及： 介绍无人机作为一种高效、灵活的数据采集平台，在航拍、 LiDAR、地面扫描等方面的应用，以及其在中小范围测绘、应急测绘中的巨大优势。 未来发展趋势： 展望测绘工程的未来，包括智能化、自动化、高精度化、实时化、互联网化以及与人工智能、物联网等技术的深度融合。 本章将为读者勾勒出现代测绘工程的面貌，并指明其未来的发展方向，激发读者对该领域的进一步探索热情。 结语 《测绘工程概论》的编写，旨在为读者搭建一座理解测绘工程世界的坚实桥梁。我们相信，通过对本书内容的学习，读者不仅能够掌握测绘工程的基本原理和方法，更能深刻体会到这门学科在推动社会进步、科技发展和人类文明发展中所扮演的关键角色。测绘工程，作为连接现实世界与数字空间的重要纽带，其未来的发展潜力无限，我们期待更多有志之士加入到这个充满挑战与机遇的领域，共同描绘更加美好的空间未来。
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